بخشی از مقاله
چكيده
سيستم توليد انعطافپذير با بهبود جريان مواد بسياري از مشكلات مربوط به كيفيت، هزينه و مدت زمان جريان را به نسبت سيستمهاي كارگاهي مرتفع مينمايد. درنتيجه با حفظ نسبي سطح انعطافپذيري ميتواند جوابگوي تقاضاهاي در حال تغيير مشتريان باشد. با توجه به اين ماهيت سيستم، مقوله تغيير از يك محصول يا مدل آن به ديگر مدلها يا محصولات موضوعي اساسي در زمانبندي فعاليتها در سطح كارگاه محسوب ميشود. بااينحال عليرغم انجام پژوهشهاي بسياري در اين زمينه در سالهاي اخير، زمانهاي آمادهسازي با عدم وابستگي زمان بهتوالي فرض شده است. به همين دليل در اين مقاله با آزادسازي اين فرض، مدلي جديد براي زمانبندي فعاليتها در سيستم توليد انعطافپذير ارائه شده است. بهمنظور غلبه بر پيچيدگي الگوريتمي مسئله يك الگوريتم ژنتيك براي حل مسئله بهصورت كارا ارائه شده است.
كليدواژگان: برنامه زمانبندي، زمان آمادهسازي وابسته بهتوالي، سيستم توليد انعطافپذير، الگوريتم ژنتيك.
١- مقدمه
در دنياي امروزي به دليل رقابت شديدي كه در بازار وجود دارد تحويل بهموقع سفارشها يك مزيت به شمار ميرود و يك شركت توليدي ميتواند با يك برنامه زمانبندي١ مناسب بهمنظور تحويل بهموقع كالا به مشتري، رضايت مشتري و در پي آن سهم بيشتري از بازار را كسب نمايد. يك تعريف استاندارد موردقبول براي اصطلاح كلي سيستم توليد انعطافپذير٢ وجود نداشته و تعاريف بسياري ارائه شده است - مكارتي و ليو٣، ١٩٩٣ - .
بازاكات و شانديكامار٤ - ١٩٨٠ - سيستم توليد انعطافپذير را اينگونه تعريف كردند: "سيستم توليد انعطافپذير شامل ماشينهايي است كه در آن عمليات توليد انجامشده و بهوسيله يك سيستم حملونقل مواد به هم وصل شدهاند و توسط يك كامپيوتر مركزي كنترل ميشوند، در مقابل خط انتقال كه در آن تمامي بخشها همان ترتيب بندي عمليات را دنبال ميكنند". مكارتي و ليو - ١٩٩٣ - سيستم توليد انعطافپذير را به دو شكل تعريف كردند. تعريف اول آنها از اين سيستم به اين شكل است كه يك سيستم توليد انعطافپذير يك سيستم توليدي است كه در آن گروهي از ماشينهاي كنترل عددي - ماشين-هاي عددي - و يك سيستم انتقال مواد در كنار هم و تحت كنترل يك كامپيوتر كار ميكنند و تعريف دوم آنان از سيستم توليد انعطافپذير عبارت است از سيستم توليد انعطافپذير، يك سيستم توليد بهشدت خودكار شده است كه قادر به توليد انواع زيادي از قسمتهاي مختلف با استفاده از تجهيزات و سيستمهاي كنترل يكسان است.
مسائل سيستم توليد انعطافپذير را ميتوان به ٤ دسته كلي مسائل طراحي، مسائل برنامهريزي، مسائل كنترلي، مسائل زمانبندي ميتوان تقسيم نمود. زمانبندي ابزاري براي استفاده بهينه از منابع در دسترس است. در ميان اين مسائل زمانبندي از اهميت به سزايي برخوردار بوده بهنحويكه زمانبندي مؤثر منابع مانند ماشينها و نيروي انساني در محيط رقابتي امروز يك الزام تلقي ميشود - قليپور كنعاني و همكاران، ١٣٩٠ - . در ادامه اين مقاله، در قسمت دوم مروري اجمالي بر ادبيات زمانبندي سيستم توليد انعطافپذير داريم. سپس در قسمت سوم يك مدل رياضي عدد صحيح غيرخطي پيشنهاد شده است. در قسمت چهارم براي حل مدل پيشنهادي از يك الگوريتم ژنتيك٥ استفادهشده و بهمنظور نشان دادن كارايي الگوريتم پيشنهادي در قسمت پنجم نتايج عددي ارائه شده و در انتها در قسمت پنجم نتيجهگيري و پيشنهادها ارائه شده است.
٢- مباني نظري و پيشينه تحقيق
در سالهاي اخير تحقيقات متعددي در زمينه مسائل زمانبندي سيستمهاي توليد انعطافپذير به دليل اهميت اين سيستم توليدي انجام شده است. ماليكارجونه و همكاران - ٢٠١٥ - در مورد بهينهسازي چند هدفه زمانبندي سيستمهاي توليد انعطافپذير با در نظر گرفتن محدوديت استفاده از جانمايي حلقهايي به شيوهاي بهينهشده توسط الگوريتمهاي مختلف، صحبت كردهاند. مسائل مختلف جانمايي حلقهايي براي اجراي تابع هدف با توجه به زمان محاسباتي و تعداد تكرارها در الگوريتم ژنتيك و تبريد شبيهسازيشده، تست شده است. كد شبيهسازي با استفاده از زبان برنامهنويسي توليد و با استفاده از محيط توسعه يكپارچه ابزار اجرا شده است. تجزيهوتحليل مقايسهاي از نتايج شبيهسازيهاي مختلف متاهيورستيك با نتايج موجود در ادبيات انجام شده است. عملكرد الگوريتم ژنتيك بهعنوان بهترين، در ميان تمام الگوريتمهايي كه براي اين كار در نظر گرفتهشده، ثابتشده است.
هوانگ و همكاران١ - ٢٠١٤ - يك استراتژي جستجوي بهبوديافته و كاربرد آن در مسائل زمانبندي سيستم توليد انعطافپذير در چارچوب شبكه پتري پيشنهاد و ارزيابي كردهاند. در اجراي شبكه پتري، روش پيشنهادي بهطور همزمان از توابع هيورستيكي قابلقبول و غيرقابلقبول براي يك الگوريتم استفاده شده است. پچ و همكاران٢ - ٢٠١٤ - يك ساختار پيوندي ژني جديد به نام ساختار فعال براي بهينهسازي و كنترل فعال براي اولين بار استفاده كردهاند. اين ساختار پيوندي ميتواند بهطور فعال و جزئي بين ساختار سلسلهمراتبي پيشگويانه و ساختار سلسلهمراتبي انفعالي در يك سيستم توليد انعطافپذير رابطه ايجاد نمايد.
پركاش و همكاران - ٢٠١٢ - به يك مسئله پيچيده زمانبندي سيستم توليد انعطافپذير با يك رويكرد جديد به نام پايگاه دانش الگوريتم ژنتيك پرداختهاند. بي چودهاري و همكاران٣ - ٢٠٠٩ - از دو الگوريتم ژنتيك و الگوريتم انجماد تدريجي براي مجموعهاي از مسائل بهمنظور تعيين زمانبندي بهينه در سيستم توليد انعطافپذير استفاده كردهاند. روشهاي برنامهنويسي در يك شيوهاي كه منجر به بهينهسازي سراسري براي ايجاد راهحل بهينه ميشود، طراحي شده است. كيم و همكاران٤ - ٢٠٠٧ - از يك الگوريتم همزيستي تكاملي، به نام الگوريتم چند سطحي نامتقارن براي حل مسئله زمانبندي در سيستم توليد انعطافپذير با ١٠ ماشين و چهار نوع انعطافپذيري: ماشينآلات، ابزار، فرآيند و انعطاف توالي براي به حداقل رساندن آخرين كار انجام شده استفاده كردهاند و نتايج را با ساير روشها مقايسه كرده و نتايج بهتري به دست آوردهاند.
جرالد و همكاران٥ - ٢٠٠٦ - برنامه زمانبندي بهطور همزمان قطعات و سيستم حملونقل خودكار شده را براي يك نوع خاص از محيط سيستم توليد انعطافپذير از طريق تكنيك بهينهسازي غيرسنتي كه الگوريتم ژنتيك تطبيقي ناميده ميشود ارائه دادهاند. ژاو و وو٦ - ٢٠٠١ - يك روش الگوريتم ژنتيك براي مسائل زمانبندي مسيريابي انعطافپذير ارائه كردهاند . آنها مفاهيم يك مسئله زمانبندي مسيريابي انعطافپذير را اجرا كرده كه شامل انتخاب مسيريابي، انتخاب ماشينآلات و توالي عمليات است. رسي و ديني٧ - ٢٠٠٠ - يك رويكرد خاص را مورداستفاده قرار دادهاند، اما تمركز روش خود را بر روي برنامهريزي پويا در حل مسئله زمانبندي سيستم توليد انعطافپذير قرار دادهاند. روش پيشنهادي آنها بر اساس الگوريتم ژنتيك و كاهش زمان موردنياز براي توليد يك برنامه زمانبندي جديد قرار داده شده است.
پوجيموتو و همكاران٨ - ١٩٩٥ - در اين مقاله يك رويكرد هوشمند تركيبي بهمنظور مسئله زمانبندي توليد در سيستمهاي توليد انعطافپذير ارائه ميدهد. يك سيستم زمانبندي سيستم توليد انعطافپذير بهصورت مسئله تصميمگيري چهار سطح بهطور همزمان مدل بندي شده است. الگوريتم ژنتيك و روش شبيهسازي باهم مجتمع شدهاند براي به دست آوردن بهترين تركيب از قوانين توزيع امكانات بهمنظور به دست آوردن يك جدول زمانبندي مناسب تحت اجراي خاص يكمرتبه اندازهگيريهاست. پوجيموتو و همكاران - ١٩٩٥ - يك رويكرد هوشمند تركيبي بهمنظور مسئله زمانبندي توليد در سيستمهاي توليد انعطافپذير ارائه كردهاند. در اين تحقيق زمانبندي سيستم توليد انعطافپذير تحت عنوان يك مسئله تصميمگيري همزمان چهار سطحي مدلسازي شده است. الگوريتم ژنتيك و روشهاي شبيهسازي بهمنظور
